三代個(gè)體重測(cè)序

挖掘基因組大片段結(jié)構(gòu)變異，探究性狀遺傳機(jī)制

產(chǎn)品介紹

以Pacbio和Oxford nanopore為代表的三代測(cè)序技術(shù)以及讀長(zhǎng)長(zhǎng)的特點(diǎn)在動(dòng)植物基因組研究中獲得大量應(yīng)用，基于三代測(cè)序技術(shù)對(duì)樣品進(jìn)行全基因組測(cè)序，利用獲得的10kb~20kb長(zhǎng)reads與物種參考基因組進(jìn)行比對(duì)分析，可以精準(zhǔn)開發(fā)得到樣品與參考基因組或者樣品間的DNA序列的遺傳變異，如結(jié)構(gòu)變異（Structural Variation，SV）和拷貝數(shù)變異（copy number variations, CNV）等，而這些大片段的序列變異的檢測(cè)是二代重測(cè)序無法做到的。利用開發(fā)得到SV、CNV可以進(jìn)行大規(guī)模群體層面的遺傳分析，也可以分析這些變異與基因功能、物種性狀變異之間的遺傳關(guān)系，三代重測(cè)序是挖掘物種遺傳變異信息的全新策略。

?應(yīng)用方向

?應(yīng)用一：動(dòng)植物結(jié)構(gòu)變異檢測(cè)

應(yīng)用二：外源片段插入位置檢測(cè)

?分析內(nèi)容

測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)控與統(tǒng)計(jì)；

與參考基因組比對(duì)；

SV檢測(cè)與注釋；

多個(gè)樣品差異SV分析

多個(gè)樣品差異SV基因注釋及功能富集分析

全基因組結(jié)構(gòu)變異circos圖

ONT重測(cè)序送樣要求

DNA樣品

濃度(ng/uL) （Qubit檢測(cè)）	總量(ug)	OD260/280	OD260/230	瓊脂糖凝膠電泳	Nanodrop與Qubit檢測(cè)濃度比值	外觀
≥50	滿足按數(shù)據(jù)量計(jì)算對(duì)總量要求，一般按2ug DNA可產(chǎn)出60G數(shù)據(jù)計(jì)算	1.8-2.2	1.8-2.5	size≥23K，降解條帶>5K，點(diǎn)樣孔無或有輕微污染	0.9-2.0	無顏色、無沉淀物

組織樣品

物種	組織部位	組織量
?動(dòng)物	肝臟/腎臟等內(nèi)臟組織	≥0.35g
??動(dòng)物	肌肉	≥0.5g
??動(dòng)物	哺乳動(dòng)物血液	≥0.5mL
動(dòng)物	禽類/魚類血液	≥0.1mL
植物	新鮮葉片	≥0.5g
植物	花瓣/莖	≥1.0g
植物	根/種子	≥2.0g
細(xì)胞	培養(yǎng)細(xì)胞	≥1×107

產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)

北京百邁客生物科技有限公司深耕于三代測(cè)序領(lǐng)域，先后引入新的三代測(cè)序平臺(tái)，2015年引入Pacbio測(cè)序平臺(tái)，截止到目前百邁客已擁PacBio全系平臺(tái)：PacBio sequel Ⅱ、PacBio Sequel、和RS Ⅱ、，2017年初引入Nanopore測(cè)序平臺(tái)，Nanopore 全系平臺(tái)：PromethION-48、PromethION-β、GridION、MinION，是目前國(guó)內(nèi)外提供最全面三代測(cè)序的服務(wù)商之一。

應(yīng)用案例

案例1、

題目：Mapping and phasing of structural variation in patient genomes using nanopore sequencing，應(yīng)用Nanopore測(cè)序檢測(cè)病人基因組結(jié)構(gòu)變異.

期刊：Nature Communications

發(fā)表時(shí)間：2017

主要研究成果

ONT鑒定SV能力優(yōu)于illumina平臺(tái)，鑒定到了復(fù)雜的新生基因組重排——染色體碎裂（chromothripsis）；
ONT長(zhǎng)讀長(zhǎng)可有效phasing變異（SNV和SV）；
并發(fā)現(xiàn)短讀長(zhǎng)測(cè)序遺漏的很大一部分的反轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子插入。

技術(shù)方法

來自2個(gè)先天多發(fā)畸形患者的PBMC和淋巴母細(xì)胞樣細(xì)胞系樣本
MinION平臺(tái)Nanopore三代全基因組重測(cè)序，10-20kb文庫(kù)，平均測(cè)序深度分別為16X和11X；
Illumina HiSeq X平臺(tái)，~30X，400-500bp文庫(kù)。

案例2、

題目：The population genetics of structural variants in grapevine domestication，葡萄馴化過程中基因組結(jié)構(gòu)變異的群體動(dòng)態(tài).

期刊：Nature Plants

發(fā)表時(shí)間：2019

背景

結(jié)構(gòu)變異（structural variant；SV）是植物基因組中未被廣泛鑒定的一類特征。關(guān)于植物中結(jié)構(gòu)變異的類型和大小、個(gè)體中的分布以及群體動(dòng)態(tài)都不是很清楚。對(duì)于結(jié)構(gòu)變異的深入研究將有助于我們進(jìn)一步理解結(jié)構(gòu)變異對(duì)于表型的影響以及通過全基因組關(guān)聯(lián)分析鑒定其作為目的表型關(guān)鍵遺傳因子的可能性。

主要結(jié)果

本文中，作者鑒定了通過無性繁殖的葡萄栽培種群體以及其異交野生祖先種中的結(jié)構(gòu)變異，并研究了SV的演化基因組動(dòng)態(tài)。作者組裝了一個(gè)高度雜合的Chardonnay基因組，基于SV的結(jié)果發(fā)現(xiàn)Chardonnay基因組上大約有七分之一的基因?qū)儆诎牒献?。通過全基因組長(zhǎng)read和短read比對(duì)到Chardonnay和Cabernet Sauvignon參考基因組上，作者檢測(cè)了盡可能多的SV。作者發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈的純化選擇作用于結(jié)構(gòu)變異，但尤其針對(duì)倒置和易位事件。盡管如此，結(jié)構(gòu)變異還是通過隱性雜合子的方式在無性繁殖的葡萄譜系中不斷積累。同時(shí)，結(jié)構(gòu)變異還區(qū)分了葡萄野生種和栽培種之間基因組分化的離群區(qū)域，說明其在馴化中的作用。這些離群區(qū)域中包括一個(gè)性別決定區(qū)域和葡萄漿果著色位點(diǎn)，獨(dú)立的大片段、復(fù)雜倒置驅(qū)動(dòng)了趨同的表型演化。